<Desc/Clms Page number 1>
LagermetalledesternärenSystemsKupfer-Antimon-Blei.
Die vorliegende Erfindung bezweckt die Herstellung von Lagermetallen des Systems Kupfer-Antimon-Blei, welche den teueren Lagermetallen des Systems Zinn-Antimon-Blei mit hohem Zinngehalt bei weitaus geringeren Gestehungskosten gleichwertig sind.
Einzelne Legierungen, die dem System Kupfer-Antimon-Blei angehören, sind von Charpy (Étude sur les alliages blancs dits Antifriction, Contrib. ä l'Etude des Alliages. 1901, S. 230) untersucht worden. Diese Untersuchungen haben sich ausschliesslich auf Legierungen mit einem sehr hohen Bleigehalt erstreckt. Eine Nutzanwendung für die Technik der Lagermetalle hat sich hieraus nicht ergeben,
Es wurde nun auf Grund sehr eingehender wissenschaftlicher Untersuchungen die überraschende Beobachtung gemacht. dass Legierungen dieses ternären Systems von ganz bestimmter Zusammensetzung als eine engbegrenzte Gruppe mit auffälligen Unterscheidungsmerkmalen aus der Gesamtheit der bezüglichen Legierungen hervortreten und dass die Eigenschaften dieser Legierungen sie zur Verwendung als Lagermetalle besonders geeignet erscheinen lassen.
In der Zeichnung ist das Diagramm des ternären Systems Kupfer-Antimon-Blei in gebräuchlicher Weise als Fläche eines gleichseitigen Dreiecks wiedergegeben, wobei jeder Punkt dieser Fläche einem bestimmten Mengenverhältnis der drei Komponenten in Prozenten entspricht. Die angestellten Untersuchungen haben zunächst gezeigt, dass die Verbindungslinie der Punkte A (13% Sb, 870/0 Pb, 00/0 Cu) und C (48'30/0 Cu, 51#5% Sb, 0% Pb) die Dreiecksfläche scharf in zwei Felder zerlegt, die Legierungen von sehr verschiedenem Verhalten einschliessen. Legierungen des unteren Feldes A CX Y mit mittlerem Blei-und Kupfergehalt können nicht hergestellt werden, weil Entmischung eintritt.
Bei sehr hohem Bleigehalt und bei hohem Kupfergehalt tritt zwar die Bildung einer Legierung ein, die entstehenden Legierungen sind aber als Lagermetalle nicht verwendbar, denn die bleireichen Legierungen sind zu weich. die kupferreichen Legierungen zu hart. Unterhalb der Grenzen A C liegen also bei diesem ternären System überhaupt keine für den vorgesehenen Zweck brauchbaren Mischungs- verhältnisse.
Aber auch die Legierungen des oberen Feldes A C Z zerfallen, entsprechend einschneidenden Unterschieden der kristallographischen Ausbildung des Gefüges, wiederum in zwei sehr scharf unterschiedene Gruppen. Das Gefüge aller Legierungen dieser Fläche ist insofern einheitlich, als es aus elementar ausgeschiedenen Antimon-Kristallen, aus CU2 Sb-Kristallen und aus einem Eutektikum von Blei und Antimon besteht. Es hat sich aber gezeigt, dass sich im Gefüge dieser Legierungen hinsichtlich der Beschaffenheit der Cu2Sb-Kristalle sehr einschneidende Verschiedenheiten bemerkbar machen. In dem von den Verbindungslinien der Punkte J (13% Sb,
EMI1.1
Felde scheiden sich nämlich die Cu2Sb-Kristalle in nadeliger Form aus.
Dementsprechend sind Legierungen dieses Feldes spröde und zur Verwendung als Lagermetalle kaum geeignet. Hingegen enthalten Legierungen des von den Verbindungslinien der Punkte l (13% Sb, 87% Pb, 00/oCu) B (600/0 Sb, 400/0 Cu, 00/0 Pb) und C (48-5"/, Cu. Sl-50/o Sb, 00/0 Pb) eingeschlossenen Feldes die Cu2Sb. Kristalle in rundlicher Form. Nach den angestellten Untersuchungen ist dieser Unterschied, der zufolge einer inneren Gesetzmässigkeit an die Zusammensetzungs-
<Desc/Clms Page number 2>
grenzen dieses Zustandsfeldes gebunden ist, dadurch zu erklären, dass sich in diesem Gebiete aus dem flüssigem Zustand vorerst Cu5Sb2 ausscheidet, welches Antimon gelöst enthält. Bei
EMI2.1
dieses Feldes nicht spröde sind und dass sie gute Festigkeitseigenschaften aufweisen.
Den Gegenstand der Erfindung bilden nun Lagermetalle, welche ihrer Zusammensetzung nach dem in der Zeichnung dargestellten, von den Linien A-B, B-C, C-A begrenzten Felde angehören und einen Gehalt von zozo Blei aufweisen. Legierungen dieses Zustandsfeldes, die weniger als 300/0 Blei enthalten, sind zu hart, Legierungen, welche mehr als 640/0 Blei enthalten, zu weich, um als Lagermetalle verwendbar zu sein.
Je mehr sich die Zusammensetzung dieser Legierungen der Bleigrenze von 64% nähert, um so grösser wird natürlich die Plastizität ; gleichzeitig nimmt aber die Eignung dieser Legierungen zu Lagermetallen in Ansehung der Festigkeitseigenschaften ab. Es wurde nun weiter gefunden, dass sich diese Legierungen jedoch dadurch vergüten lassen, dass man ihnen Kadmium, Arsen oder Quecksilber, einzeln oder kombiniert, zusetzt. Durch diese Zusätze gelingt'es ferner
EMI2.2
EMI2.3
<tb>
<tb>
Ausführungsb <SEP> eispiele <SEP> :
<tb> a) <SEP> Legierungen <SEP> mit <SEP> einem <SEP> zwischen <SEP> 30-640/o <SEP> liegenden <SEP> Bleigehalt <SEP> ohne <SEP> härtende
<tb> Zusätze <SEP> :
<tb> 1. <SEP> 14#3% <SEP> Cu <SEP> 2. <SEP> 10#0% <SEP> Cu <SEP> 3. <SEP> 15-00/o <SEP> Cu
<tb> 30-7')/. <SEP> Sb <SEP> 30#0% <SEP> Sb <SEP> 40-0''/0 <SEP> Sb
<tb> 55#0% <SEP> Pb <SEP> 60-00/0 <SEP> Pb <SEP> 45#0% <SEP> Pb
<tb> b) <SEP> Gehärtete <SEP> Legierungen <SEP> mit <SEP> einem <SEP> zwischen <SEP> 30-64% <SEP> liegenden <SEP> Bleigehalt <SEP> ;
<tb> 4. <SEP> 10-80/, <SEP> Cu <SEP> 5. <SEP> 10-80/"Cu <SEP> 6. <SEP> 15-00/o <SEP> Cu
<tb> 26#7% <SEP> Sb <SEP> 26#7% <SEP> Sb <SEP> 40'0% <SEP> Sb
<tb> 61#5% <SEP> Pb <SEP> 59#5% <SEP> Pb <SEP> 43#0% <SEP> Pb
<tb> l <SEP> 0"/. <SEP> Cd <SEP> 3-00/0 <SEP> Hg <SEP> 2-00/, <SEP> Cd
<tb> r) <SEP> Gehärtetes <SEP> Lagermetall <SEP> mit <SEP> einem <SEP> Gehalt <SEP> von <SEP> über <SEP> 640/o <SEP> Blei <SEP> :
<tb> 7. <SEP> 8#0% <SEP> Cu
<tb> 22#0% <SEP> Sb
<tb> 2#0% <SEP> Cd
<tb> 0#5 <SEP> % <SEP> As
<tb> 67-50/"pub
<tb>
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Lagermetalle des ternären Systems Kupfer-Antimon-Blei, dadurch gekennzeichnet. dass diese Legierungen hinsichtlich ihrer Zusammensetzung dem von den Linien A-B, B-C.
C-A begrenzten Zustandsfelde innerhalb des Bereiches von 30-64% Blei angehören.
<Desc / Clms Page number 1>
Bearing metal denesternary systems copper-antimony-lead.
The present invention aims at the production of bearing metals of the copper-antimony-lead system, which are equivalent to the expensive bearing metals of the tin-antimony-lead system with a high tin content at far lower production costs.
Individual alloys that belong to the copper-antimony-lead system have been investigated by Charpy (Étude sur les alliages blancs dits Antifriction, Contrib. A l'Etude des Alliages. 1901, p. 230). These investigations only extended to alloys with a very high lead content. A useful application for the technology of bearing metals has not resulted from this,
The surprising observation has now been made on the basis of very detailed scientific investigations. that alloys of this ternary system of a very specific composition emerge as a narrowly delimited group with conspicuous distinguishing features from the totality of the related alloys and that the properties of these alloys make them appear particularly suitable for use as bearing metals.
In the drawing, the diagram of the ternary system copper-antimony-lead is shown in the usual way as the area of an equilateral triangle, with each point of this area corresponding to a certain proportion of the three components in percent. The investigations carried out first showed that the line connecting points A (13% Sb, 870/0 Pb, 00/0 Cu) and C (48'30 / 0 Cu, 51 # 5% Sb, 0% Pb) form the triangular area sharply divided into two fields, which include alloys of very different behavior. Alloys of the lower field A CX Y with a medium lead and copper content cannot be produced because segregation occurs.
With a very high lead content and with a high copper content, an alloy is formed, but the resulting alloys cannot be used as bearing metals because the lead-rich alloys are too soft. the copper-rich alloys too hard. In this ternary system, there are therefore absolutely no mixing ratios below the limits A C which can be used for the intended purpose.
But also the alloys of the upper field A C Z disintegrate, corresponding to drastic differences in the crystallographic structure of the structure, again into two very sharply differentiated groups. The structure of all alloys on this surface is uniform in that it consists of elementally separated antimony crystals, CU2 Sb crystals and a eutectic of lead and antimony. However, it has been shown that in the structure of these alloys there are very decisive differences in the nature of the Cu2Sb crystals. In that of the lines connecting the points J (13% Sb,
EMI1.1
Fields namely the Cu2Sb crystals separate out in needle form.
Accordingly, alloys in this field are brittle and hardly suitable for use as bearing metals. On the other hand, alloys of the lines connecting the points 1 (13% Sb, 87% Pb, 00 / oCu) contain B (600/0 Sb, 400/0 Cu, 00/0 Pb) and C (48-5 "/, Cu . Sl-50 / o Sb, 00/0 Pb) enclosed field the Cu2Sb. Crystals in round shape. According to the investigations made, this difference, according to an internal law on the composition
<Desc / Clms Page number 2>
The boundaries of this state field can be explained by the fact that in this area Cu5Sb2, which contains dissolved antimony, precipitates out of the liquid state. At
EMI2.1
of this field are not brittle and that they have good strength properties.
The subject matter of the invention now forms bearing metals which, according to their composition, belong to the field delimited by the lines A-B, B-C, C-A and have a content of zozo lead. Alloys in this state field which contain less than 300/0 lead are too hard and alloys which contain more than 640/0 lead are too soft to be usable as bearing metals.
The closer the composition of these alloys approaches the lead limit of 64%, the greater the plasticity naturally becomes; at the same time, however, the suitability of these alloys for bearing metals decreases with regard to the strength properties. It has now also been found that these alloys can, however, be tempered by adding cadmium, arsenic or mercury, individually or in combination, to them. It also succeeds through these additions
EMI2.2
EMI2.3
<tb>
<tb>
Execution <SEP> examples <SEP>:
<tb> a) <SEP> alloys <SEP> with <SEP> a <SEP> between <SEP> 30-640 / o <SEP> <SEP> lead content <SEP> without <SEP> hardening
<tb> Additions <SEP>:
<tb> 1. <SEP> 14 # 3% <SEP> Cu <SEP> 2. <SEP> 10 # 0% <SEP> Cu <SEP> 3. <SEP> 15-00 / o <SEP> Cu
<tb> 30-7 ') /. <SEP> Sb <SEP> 30 # 0% <SEP> Sb <SEP> 40-0 '' / 0 <SEP> Sb
<tb> 55 # 0% <SEP> Pb <SEP> 60-00 / 0 <SEP> Pb <SEP> 45 # 0% <SEP> Pb
<tb> b) <SEP> Hardened <SEP> alloys <SEP> with <SEP> a <SEP> between <SEP> 30-64% <SEP> <SEP> lead content <SEP>;
<tb> 4. <SEP> 10-80 /, <SEP> Cu <SEP> 5. <SEP> 10-80 / "Cu <SEP> 6. <SEP> 15-00 / o <SEP> Cu
<tb> 26 # 7% <SEP> Sb <SEP> 26 # 7% <SEP> Sb <SEP> 40'0% <SEP> Sb
<tb> 61 # 5% <SEP> Pb <SEP> 59 # 5% <SEP> Pb <SEP> 43 # 0% <SEP> Pb
<tb> l <SEP> 0 "/. <SEP> Cd <SEP> 3-00 / 0 <SEP> Hg <SEP> 2-00 /, <SEP> Cd
<tb> r) <SEP> Hardened <SEP> bearing metal <SEP> with <SEP> a <SEP> content <SEP> of <SEP> over <SEP> 640 / o <SEP> lead <SEP>:
<tb> 7. <SEP> 8 # 0% <SEP> Cu
<tb> 22 # 0% <SEP> Sb
<tb> 2 # 0% <SEP> Cd
<tb> 0 # 5 <SEP>% <SEP> As
<tb> 67-50 / "pub
<tb>
PATENT CLAIMS:
1. Bearing metals of the ternary system copper-antimony-lead, characterized. that these alloys with regard to their composition correspond to the lines A-B, B-C.
C-A limited state fields within the range of 30-64% lead.